[發明專利]一種復雜惡劣條件下高速鐵路橋梁安全感知與預警系統

在審

• 申請號: 201910946961.4
• 申請日: 2019-10-07
• 公開（公告）號: CN110926523A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 劉宜春;楊豐
• 申請（專利權）人: 上海黑山科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01M99/00;G06Q10/06;G06Q10/00;H04L29/08;G08C23/06
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1.一種復雜惡劣條件下高速鐵路橋梁安全感知與預警系統，包括橋梁安全監測數據采集系統、橋梁安全監測數據平臺、橋梁安全監測應用系統和車載信息中心，其特征在于：所述橋梁安全監測數據采集系統包括光纖溫度傳感器、光纖位移傳感器、光纖加速度傳感器、光纖應變傳感器和光纖靜力水準儀，橋梁附近設有監測站，所述監測站中設有光纖傳感分析儀，所述光纖溫度傳感器、光纖位移傳感器、光纖加速度傳感器、光纖應變傳感器和光纖靜力水準儀的信號輸出端均通過光纖與光纖傳感分析儀的信號輸入端電性連接，所述光纖傳感分析儀的信號輸出端與所述橋梁安全監測數據平臺的信號輸入端電性連接；

所述橋梁安全監測數據平臺包括計算機以及不間斷電源與以太網連接設備，所述計算機中裝有分析處理橋梁數據的橋梁安全監測軟件；

所述橋梁安全監測應用系統包括云平臺服務器和橋梁安全數據分析軟件，所述橋梁安全數據分析軟件安裝在云平臺服務器上，所述橋梁安全監測應用系統包括安全感知預警、運維決策支持、全局安全評估和應急處理支持；

所述車載信息中心包括安裝在列車上的通訊設備和列車原有的安全控制系統。

2.根據權利要求1所述的一種復雜惡劣條件下高速鐵路橋梁安全感知與預警系統，其特征在于，具體步驟如下：

第一步，橋梁安全監測數據采集

通過實地考察勘測橋梁易發生病害的位置與需要監測的數據，載分項點在橋梁各個位置安裝固定光纖傳感器，所述橋梁安全監測數據采集系統是實際安裝在橋梁上的設備集合，包括光纖溫度傳感器、光纖位移傳感器、光纖加速度傳感器、光纖應變傳感器和光纖靜力水準儀以及相應的不間斷電源與以太網連接設備，不同橋梁上安裝的設備有所不同，以實際現場勘測情況為準；

所述光纖溫度傳感器、光纖位移傳感器、光纖加速度傳感器、光纖應變傳感器和光纖靜力水準儀實時測量橋梁的各項數據，通過光纖連接到橋梁附近的監測站，再由監測站中的所述光纖傳感分析儀對采集到的光信號數據進行解析并發送到橋梁安全監測數據平臺；

第二步，橋梁安全監測數據處理

所述橋梁安全監測數據平臺包括數據接入、數據解析、數據處理、數據存儲、數據緩存和數據計算，對由所述橋梁安全監測數據采集系統發送來的數據接收并解析成通用的數據格式，再通過所述橋梁安全監測數據采集系統進行二次處理，以達到可以實時監測的效果，在橋梁安全監測數據平臺數據變得直觀可視，工作人員可以通過橋梁安全監測數據平臺在橋梁現場觀測橋梁各項數據，同時橋梁安全監測數據平臺將得到的數據計算并緩存，最后通過以太網發送并儲存到橋梁安全監測云平臺，為橋梁安全監測應用系統實現橋梁安全感知與預警提供了支持；

第三步，橋梁安全監測應用

通過實時讀取所述橋梁安全監測云平臺的數據，將數據代入研究得到的安全感知預警模型、運維決策支持模型、全局安全評估模型、應急處置支持模型，結合歷史數據，對比分析有無發生異常情況，已達到最短時間內發現問題，分析原因，解決問題的目的，在發現異常后將以最快速度將異常信息通知車載信息中心；

第四步，車載信息中心預警

所述車載信息中心包括TCMS、EOAS、PCU、TCU、BCU、BIDS和HADS，當橋梁發生異常情況時，由所述橋梁安全監測數據采集系統實時得到數據，經由監測站內的所述橋梁安全監測數據平臺解析成通用可讀的數據，通過云平臺上的橋梁安全監測應用系統帶入橋梁安全模型發現異常，將會及時通知車載信息中心安裝通訊設備，把異常信息報告給列車，列車將根據異常原因對應對列車調控，達到橋梁安全感知與預警的最終目的。

3.根據權利要求2所述的一種復雜惡劣條件下高速鐵路橋梁安全感知與預警系統，其特征在于：所述項點包括橋梁溫度監測、橋梁振動監測、橋梁應力監測、橋梁位移監測和橋梁沉降監測，所述橋梁溫度監測的監測方法及測點布置為溫度監測測點布置1個截面，測點布置在主跨跨中截面，主跨跨中截面通過所述溫度計布置6個溫度測點，所述溫度計采用表面安裝的方式，結構溫度采用光纖溫度傳感器，所述光纖溫度傳感器通過內部敏感元件光纖光柵所反射的光信號中心波長移動量來檢測溫度值。